太阳能电池及其制备方法、光伏组件以及光伏系统与流程

本申请涉及光伏领域，特别是涉及一种太阳能电池及其制备方法、光伏组件以及光伏系统。

背景技术：

1、有机-无机杂化钙钛矿材料具有吸收系数高、带隙可调、双极电荷迁移率高、激子结合能低、载流子扩散长度长等优点，广泛应用于太阳能电池、发光器件、激光器、光电探测器、电阻开关(rs)存储器、场效应晶体管、水分解等光电电子领域。其中，钙钛矿太阳能电池(pscs)以高达25.5%的认证功率转换效率(pce)跑在新兴光伏技术的前沿，与大多数基于全无机光吸收剂的成熟光伏技术相媲美，如硅(si)、砷化镓(gaas)和碲化镉(cdte)。不仅如此，钙钛矿薄膜的溶液还有良好的加工性，这大大简化了成膜技术，降低了pscs的制造成本，推动了商业化的发展。

2、目前商业化制备大面积钙钛矿器件中，常用的空穴传输材料有自组装单分子（sam）层以及niox等，在大面积电池模组中都有良好的效果。

3、但这些材料的应用依然存在着不足，例如，sam材料目前在反式大面积电池模组中效果显著，但sam材料与钙钛矿材料之间的浸润性较差，会导致钙钛矿薄膜结晶差，影响器件的性能。

技术实现思路

1、基于此，为了提高自组装单分子层材料作为空穴传输层与钙钛矿层间的浸润性，有必要提供一种太阳能电池及其制备方法、光伏组件以及光伏系统。

2、本申请一实施例提供一种钙钛矿电池，包括层叠的第一电极、空穴传输层、钙钛矿层和第二电极，所述空穴传输层和所述钙钛矿层设置于所述第一电极和第二电极之间，且所述空穴传输层相对于所述钙钛矿层更靠近所述第一电极；

3、其中，所述空穴传输层的材料包括自组装单分子层材料以及介孔材料；

4、所述自组装单分子层材料锚定于所述第一电极中的金属氧化物上，所述介孔材料负载于所述自组装单分子层材料背离所述第一电极的表面；

5、所述介孔材料包括氧化铝。

6、在其中一个实施例中，所述自组装单分子层材料包括[2-(9h-咔唑-9-基)乙基]膦酸、[4-(9h-咔唑-9-基)丁基]膦酸、[2- (3 ,6-甲基-9h-咔唑-9-基)乙基] 膦酸、[4-(3,6-二甲基-9h-咔唑-9-基)丁基]膦酸、[2-(3,6-二甲氧基-9h-咔唑-9-基)乙基]膦酸以及[4-(3,6-二甲氧基-9h-咔唑-9-基)丁基] 膦酸中的一种或多种。

7、在其中一个实施例中，所述自组装单分子层材料与所述介孔材料的质量比为(5~20) : (100~140)。

8、在其中一个实施例中，所述介孔材料的粒径为30nm~100nm。

9、在其中一个实施例中，所述介孔材料的孔径为20nm~50nm。

10、本申请还提供一种太阳能电池的制备方法，包括以下步骤：

11、制备空穴传输材料的前驱体溶液，所述前驱体溶液包括：自组装单分子层材料溶液和分散在所述自组装单分子层材料溶液中的介孔材料，所述介孔材料包括氧化铝；

12、将所述前驱体溶液施加在第一电极上，退火，制备空穴传输层，所述空穴传输层中的自组装单分子层材料锚定于所述第一电极中的金属氧化物上，所述介孔材料负载于所述自组装单分子层材料背离所述第一电极的表面；

13、在所述空穴传输层上制备钙钛矿层和第二电极。

14、在其中一个实施例中，所述前驱体溶液的溶剂为有机溶剂，所述空穴传输前驱体的材料中所述自组装单分子层材料、所述介孔材料以及所述有机溶剂的比例为(5~20)mg:(100~140) mg : (10~30) ml。

15、在其中一个实施例中，退火的时间为8 min ~35min，退火的温度为80℃~150℃。

16、进一步地，本申请还提供一种光伏组件，其供电装置包括如上述的太阳能电池。

17、更进一步地，本申请提供一种光伏系统包括如上述的光伏组件或包括如上述的太阳能电池。

18、本申请提供的太阳能电池中，空穴传输层的材料包括自组装单分子层材料以及介孔材料，具有空穴传输作用的自组装单分子层材料锚定在的第一电极上，而介孔材料会分散地负载于自组装单分子层材料上方，不仅能够改善自组装单分子层材料与钙钛矿层间的浸润性，还可以为载流子提供传输通道，改善了界面处载流子的传输，有效的提升了太阳能电池的光电转化效率。

技术特征：

1.一种太阳能电池，其特征在于，包括层叠的第一电极、空穴传输层、钙钛矿层和第二电极，所述空穴传输层和所述钙钛矿层设置于所述第一电极和第二电极之间，且所述空穴传输层相对于所述钙钛矿层更靠近所述第一电极；

2.如权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于，所述自组装单分子层材料包括[2-(9h-咔唑-9-基)乙基]膦酸、[4-(9h-咔唑-9-基)丁基]膦酸、[2- (3 ,6-甲基-9h-咔唑-9-基)乙基] 膦酸、[4-(3,6-二甲基-9h-咔唑-9-基)丁基]膦酸、[2-(3,6-二甲氧基-9h-咔唑-9-基)乙基]膦酸以及[4-(3,6-二甲氧基-9h-咔唑-9-基)丁基] 膦酸中的一种或多种。

3.如权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于，所述自组装单分子层材料与所述介孔材料的质量比为(5~20) : (100~140)。

4.如权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于，所述介孔材料的粒径为30nm~100nm。

5.如权利要求1~4任一项所述的太阳能电池，其特征在于，所述介孔材料的孔径为20nm~50nm。

6.一种太阳能电池的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

7.如权利要求6所述的太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述前驱体溶液的溶剂为有机溶剂，所述空穴传输前驱体的材料中所述自组装单分子层材料、所述介孔材料以及所述有机溶剂的比例为(5~20) mg : (100~140) mg : (10~30) ml。

8.如权利要求6或7所述的太阳能电池的制备方法，其特征在于，退火的时间为8 min ~35min，退火的温度为80℃~150℃。

9.一种光伏组件，其特征在于，其供电装置包括如权利要求1~5任一项所述的太阳能电池。

10.一种光伏系统，其特征在于，包括如权利要求9所述的光伏组件或包括如权利要求1~5任一项所述的太阳能电池。

技术总结本申请公开了一种太阳能电池及其制备方法、光伏组件以及光伏系统。太阳能电池包括层叠的第一电极、空穴传输层、钙钛矿层和第二电极；空穴传输层的材料包括自组装单分子层材料以及介孔材料；自组装单分子层材料锚定于第一电极中的金属氧化物上，介孔材料负载于自组装单分子层材料背离第一电极的表面；介孔材料包括氧化铝。空穴传输层的材料包括自组装单分子层材料以及介孔材料，具有空穴传输作用的自组装单分子层材料锚定在的第一电极上，而介孔材料会分散地负载于自组装单分子层材料上方，不仅能够改善自组装单分子层材料与钙钛矿层间的浸润性，还可以为载流子提供传输通道，改善了界面处载流子的传输，有效的提升了太阳能电池的光电转化效率。技术研发人员：高纪凡,段晨晖,卢晨星,张学玲,冯志强受保护的技术使用者：天合光能股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/8/1